第二課時(shí)實(shí)驗(yàn)18：測(cè)定玻璃的折射率用插針法測(cè)定玻璃的折射率．光的折射定律n＝玻璃磚、木板、白紙、圖釘、大頭針、量角器、三角板、鉛筆．

1．如圖所示，將白紙用圖釘按在繪圖板上，先在白紙上畫出一條直線aa′作為界面，過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線MN，并畫一條線段AO作為入射光線．2．把平行玻璃磚平放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb′.3．在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋?。僭谟^察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置．4．移去玻璃磚連接P3、P4并延長(zhǎng)交bb′于O′，連接OO′即為折射光線，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.5．用量角器測(cè)出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入表格中．6．改變?nèi)肷浣铅?，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)．3．單位圓法：在不使用量角器的情況下，可以用單位圓法．(1)以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′.如圖所示．4．學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)．4．學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：【解析】(1)如圖所示，畫出通過P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O′.3．入射角不宜過大或過小，一般在15°～75°之間．(1)以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′.3．入射角不宜過大或過小，一般在15°～75°之間．(2)然后，移去玻璃磚與大頭針．試在題圖中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2，簡(jiǎn)要寫出作圖步驟．3．在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋?。僭谟^察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置．2．如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.C．不變 D．無法確定(3)寫出用θ1、θ2表示的折射率公式為n＝________________________________________________________________________.(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量________，則玻璃磚的折射率可表示為________．1．玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的．2．大頭針要插得豎直，且間隔要大些．3．入射角不宜過大或過小，一般在15°～75°之間．4．玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線．5．實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變．一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的(光線不能通過此表面)．現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直．在紙上畫出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如上圖所示．然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2(位置如圖)．用P1、P2的連線表示入射光線．(1)為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4？試在題圖中標(biāo)出P3、P4的位置．(2)然后，移去玻璃磚與大頭針．試在題圖中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2，簡(jiǎn)要寫出作圖步驟．________________________________________________________________________(3)寫出用θ1、θ2表示的折射率公式為n＝________________________________________________________________________.⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針．但在y<0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像，他應(yīng)采取的措施是________________．若他已透過玻璃磚看到了P1、P2的像，確定P3位置的方法是__________________．若他已正確地測(cè)得了α、β的值，則玻璃的折射率n＝______.(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為________．②過P3、P4作直線與bb′交于O′；3．單位圓法：在不使用量角器的情況下，可以用單位圓法．再插上P4，讓它擋住P2(或P1)的像和P3.1．用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫好玻璃磚界面aa′和bb′，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在下圖所示的位置上，而實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確，測(cè)得的折射率將 ()用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋?。又谘劬λ诘囊粋?cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示．6．改變?nèi)肷浣铅?，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)．2．如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.【解析】(1)在bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb′折射，aa′反射，再經(jīng)bb′折射)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；(1)以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′.A．偏大B．偏小C．不變 D．無法確定(1)以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′.3．在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋?。僭谟^察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置．【解析】(1)在bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb′折射，aa′反射，再經(jīng)bb′折射)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如上圖所示．(2)①過P1、P2作直線與bb′交于O；②過P3、P4作直線與bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中點(diǎn)M；④過O點(diǎn)作bb′的垂線CD，過M點(diǎn)作bb′的垂線與aa′相交于N，如上圖所示，連接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋?。又谘劬λ诘囊粋?cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示．(1)在本題的圖上畫出所需的光路；(2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是________________________________________________________________________，在圖上標(biāo)出它們；(3)計(jì)算折射率的公式是n＝________.【解析】

(1)如圖所示，畫出通過P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O′.則光線OO′就是入射光線P1P2在三棱銳中的折射光線．1．用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫好玻璃磚界面aa′和bb′，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在下圖所示的位置上，而實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確，測(cè)得的折射率將 ()A．偏大B．偏小C．不變 D．無法確定【解析】

經(jīng)過玻璃磚的光路如圖中實(shí)線所示，由于所作的玻璃磚分界線不是實(shí)際的分界線，如圖中虛線所示，由幾何知識(shí)可知，測(cè)出的折射角與正確值相同．【答案】

C2．如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)．(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量________，則玻璃磚的折射率可表示為________．(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________．(填“偏大”、“偏小”或“不變”)3．如下圖所示，畫有直角坐標(biāo)系xOy的白紙位于水平桌面上．M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，直邊與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，α是直線OA與y軸正方向的夾角，β是直線OP3與y軸負(fù)方向的夾角．只要直線OA畫得合適，且P3的位置取得正確，測(cè)出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某學(xué)生在用上述方法測(cè)量玻璃的折射率時(shí)，【解析】(1)如圖所示，畫出通過P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O′.6．改變?nèi)肷浣铅?，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)．④過O點(diǎn)作bb′的垂線CD，過M點(diǎn)作bb′的垂線與aa′相交于N，如上圖所示，連接ON；【解析】(1)在bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb′折射，aa′反射，再經(jīng)bb′折射)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；(2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是________________________________________________________________________，1．用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫好玻璃磚界面aa′和bb′，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在下圖所示的位置上，而實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確，測(cè)得的折射率將 ()3．在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋?。僭谟^察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置．一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的(光線不能通過此表面)．現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器．③利用刻度尺找到OO′的中點(diǎn)M；4．學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：2．把平行玻璃磚平放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb′.4．學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.5．實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變．②過P3、P4作直線與bb′交于O′；2．如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.③利用刻度尺找到OO′的中點(diǎn)M；在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針．但在y<0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、